嫁接苗盘自动叠放装置研究与设计

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1、2015年6月农机化研究第6期嫁接苗盘自动叠放装置研究与设计褚佳，张洁，吴长兵，张铁中(中国农业大学工学院，北京100083)摘要:为了提高嫁接作业的自动化水平，实现嫁接操作的流水线生产，设计了用于嫁接作业后期对载有嫁接苗的苗盘自动叠放的装置。该装置的机构部分包括由滚筒和线性模组构成的推送平台，以及由链条、链轮、机架构成的升降机构，采用PLC进行系统控制。试验表明，该装置运行稳定可靠，升降定位精度±1．0mm，最长动作周期26s，适用于现阶段蔬菜嫁接生产流水线。关键词:嫁接苗盘;自动叠放;蔬菜中图分类号:S233．74文献标

2、识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0105－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.0260引言1总体阐述自20世纪80年代蔬菜嫁接栽培技术在日本、韩嫁接苗盘自动叠放装置整机示意图如图1所示。［1］国、中国及欧美等国普及以来，为解决手工嫁接效率低、劳动强度大、嫁接苗成活率低等问题，国际上出现了集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技［2－3］术—嫁接机器人技术。进入21世纪，嫁接机器人技术主要在日本、韩国、中国等国家有了一定的发展。国内外针对不同科属、不同栽培方式的蔬菜苗开发

3、的蔬菜嫁接机器人层出不穷。纵观国内外蔬菜嫁接机器人技术的发展状况，目前以“自动嫁接技术”为核心的具有“供苗—上苗—嫁接—排苗—收纳整理—愈合管理”为一体的“蔬菜自1．传送带2．光电传感器3．滚筒4．推板5．升降电机动嫁接生产流水线”并不完善，多数还只停留于“嫁6．滚筒电机(内置)7．滚珠丝杠8．直流电机9．机架10．推板限位开关11．苗盘限位开关(未显示)12．层数识别开关接”阶段的自动化水平。另外，随着现代化农业的重13．升降链条14．苗盘架15．已放置苗盘16．待放置苗盘要组成部分—工厂化育苗的不断发展，要求自动嫁接图1

4、嫁接苗盘自动叠放装置整机示意图技术不断完善，其机械化、自动化的水平也需要进一Fig．1Structurediagramofautomaticalstackingsystemfor步提高。grafted－seedlingtrays为此，着眼于“蔬菜自动嫁接生产流水线”中嫁接该装置主要由嫁接苗盘推送平台和推送平台升苗“自动收纳整理”这一环节的自动化，采用虚拟样本降机构两大部分组成。其中，嫁接苗盘推送平台由输技术和PLC控制技术，研究设计了嫁接苗盘自动叠放送滚筒、推板、滚筒电机(主动滚筒)、滚珠丝杠、直流装置。电机、推板限位开关及

5、苗盘限位开关等部分组成;推送平台升降机构主要由升降电机、机架、导数识别开收稿日期:2014－06－06关及升降链条等部分组成。除此之外，以嫁接苗盘自基金项目:北京农业智能装备技术研究中心开放课题(KFZN2011W06);动叠放装置为核心的嫁接苗盘自动叠放系统还包括国家“863计划”项目(2012AA10A506－2);公益性行业(农业)科研专项(201303014－09)嫁接苗盘传送带、苗盘检测光电传感器及苗盘架等。作者简介:褚佳(1989－)，男，浙江湖州人，博士研究生，(E－该系统的工作过程如下:①整理完成的载有嫁接m

6、ail)chujia_1117@126．com。通讯作者:张铁中(1957－)，男，河北邢台人，教授，(E－mail)zhangtz56苗的苗盘由传送带输送至苗盘检测光电传感器;②控@163．com。制系统接受信号判断有苗盘已就位，滚筒电机(主动·105·2015年6月农机化研究第6期滚筒)启动，主动转筒通过皮带带动从动转筒接收苗过程相匹配，其有效行程S至少是苗盘总体宽度B与盘，嫁接苗盘在滚筒的带动下输送至推送平台;③当附加行程S0的总和，即苗盘输送至位于推送平台末端的苗盘限位开关时，滚S≥B+S0(1)筒电机(主动滚筒)停

7、止转动，升降电机启动，通过升由式(1)再根据空间位置关系及工作过程，确定S降链使推送平台上升，同时控制系统中导数识别系统≥345mm。选用HIWIN集团的型号为KK6010P－响应，自动判别需要上升的层数;④当推送平台上升400A1－F0的线性模组，其有效工作行程为400mm。至所需的层数时(该层的限位开关响应)，升降电机停止转动，电机制动，推板在直流电机的驱动下将苗盘推入苗盘架;⑤推板将苗盘推送到指定位置后，推板由直流电机反转回位，升降电机启动，推送平台下降，等待接收下一个苗盘;⑥同层之间的苗盘由相互间的推送作用到达指定位

8、置。2机构关键部件及主要参数确定2．1苗盘推送平台设计2．1．1苗盘接收部件设计由于目前工业及工厂化育苗普遍采用滚筒式以图3推苗部件及输送带传送方式，现将这两者进行对比:若采用输Fig．3Tray－pushingstructure送带传送方式，苗盘底部与输送带表面属于面接触，2．2苗盘推送